利用尾巴調(diào)整指向的衛(wèi)星仿生姿態(tài)控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種利用尾巴調(diào)整指向的衛(wèi)星仿生姿態(tài)控制裝置，包括衛(wèi)星本體、萬(wàn)向節(jié)指向控制器、方形太陽(yáng)帆板、三個(gè)方向的磁力矩器；其中方形太陽(yáng)帆板通過(guò)萬(wàn)向節(jié)指向控制器連接衛(wèi)星本體，萬(wàn)向節(jié)指向控制器包括兩個(gè)軸向轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整，每個(gè)軸向轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸、步進(jìn)電機(jī)、碼盤(pán)、導(dǎo)電滑環(huán)；磁力矩器由二個(gè)磁棒和一個(gè)磁盤(pán)構(gòu)成，兩個(gè)磁棒安裝在方形太陽(yáng)帆板的兩個(gè)邊上，磁盤(pán)帖在方形太陽(yáng)帆板背面。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在重力梯度穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，仿照貓科動(dòng)物撲在空中時(shí)控制身體的方式，利用必備的太陽(yáng)帆板與本體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)控制衛(wèi)星本體的指向，使衛(wèi)星具有姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力，可以觀察指定的目標(biāo)。
【專利說(shuō)明】
利用尾巴調(diào)整指向的衛(wèi)星仿生姿態(tài)控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及到衛(wèi)星的仿生姿態(tài)控制裝置。特別是對(duì)指向精度要求不高，長(zhǎng)期對(duì)地指向、具有細(xì)長(zhǎng)體形的微小衛(wèi)星姿態(tài)控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微小化是衛(wèi)星發(fā)展趨勢(shì)，立方星是指10厘米見(jiàn)方為基本單位的衛(wèi)星，立方星標(biāo)準(zhǔn)的定義，使研制衛(wèi)星不再是普通人遙不可及的事了，大學(xué)生甚至中學(xué)生都可以研制出微小衛(wèi)星。
[0003]姿態(tài)控制是保證衛(wèi)星上照相機(jī)等有指向要求的部件能針對(duì)特點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行觀察的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的三軸穩(wěn)定衛(wèi)星需要多個(gè)飛輪、多個(gè)推力器等裝置完成指向控制，系統(tǒng)復(fù)雜，重量大、成本高。在重力梯度作用下，細(xì)長(zhǎng)體，特別是啞鈴型的衛(wèi)星，本身就是對(duì)地穩(wěn)定的。但重力梯度穩(wěn)定衛(wèi)星沒(méi)有姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力，不能完成給定點(diǎn)觀察任務(wù)。
[0004]動(dòng)物的尾巴都有保持平衡的功能，特別是貓科動(dòng)物，撲在空中時(shí)完全是利用尾巴調(diào)整身體姿態(tài)。貓?jiān)诳罩械倪\(yùn)動(dòng)與衛(wèi)星飛行情況類似，都是處于沒(méi)有外力與外力矩的狀態(tài)。衛(wèi)星本身就必須要有太陽(yáng)帆板來(lái)供電，在重力梯度穩(wěn)定衛(wèi)星的基礎(chǔ)上，仿照動(dòng)物姿態(tài)控制方式，將太陽(yáng)帆板作為衛(wèi)星的尾巴，就可以完成衛(wèi)星本體指向控制功能了。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于為衛(wèi)星，特別立方星大小的微小衛(wèi)星提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的姿態(tài)指向控制裝置，使衛(wèi)星上具備姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力，可以觀察指定的目標(biāo)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:利用尾巴調(diào)整指向的衛(wèi)星仿生姿態(tài)控制裝置，包括衛(wèi)星本體、萬(wàn)向節(jié)指向控制器、方形太陽(yáng)帆板、三個(gè)方向的磁力矩器;其中方形太陽(yáng)帆板通過(guò)萬(wàn)向節(jié)指向控制器連接衛(wèi)星本體，萬(wàn)向節(jié)指向控制器包括縱向、橫向兩個(gè)軸向轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整裝置，每個(gè)軸向轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整裝置包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸、步進(jìn)電機(jī)、碼盤(pán)、導(dǎo)電滑環(huán);磁力矩器由兩個(gè)磁棒和一個(gè)磁盤(pán)構(gòu)成，兩個(gè)磁棒安裝在方形太陽(yáng)帆板的兩個(gè)邊上，磁盤(pán)帖在方形太陽(yáng)帆板背面。
[0007]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0008]本實(shí)用新型在重力梯度穩(wěn)定衛(wèi)星的基礎(chǔ)上，仿照貓科動(dòng)物撲在空中時(shí)控制身體的方式，利用必備的太陽(yáng)帆板與本體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)控制衛(wèi)星本體的指向，使衛(wèi)星具有姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力，可以觀察指定的目標(biāo)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型一種利用尾巴調(diào)整指向的衛(wèi)星仿生姿態(tài)控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，I為衛(wèi)星本體，2為萬(wàn)向節(jié)指向控制器，3為方形太陽(yáng)帆板，4為磁力矩器，21為轉(zhuǎn)動(dòng)軸，22為步進(jìn)電機(jī)，23為碼盤(pán)，24為導(dǎo)電滑環(huán)，41、42為二個(gè)磁棒，43為磁盤(pán)。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖以及【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0011]如圖1所示，本實(shí)用新型利用尾巴調(diào)整指向的衛(wèi)星仿生姿態(tài)控制裝置包括衛(wèi)星本體1、萬(wàn)向節(jié)指向控制器2、方形太陽(yáng)帆板3、三個(gè)方向的磁力矩器4;其中方形太陽(yáng)帆板3通過(guò)兩個(gè)自由度的萬(wàn)向節(jié)指向控制器2連接衛(wèi)星本體I，磁力矩器4安裝在方形太陽(yáng)帆板3上。
[0012]萬(wàn)向節(jié)指向控制器2包括兩個(gè)軸向轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整裝置，對(duì)地的縱軸控制機(jī)構(gòu)可以360角任意旋轉(zhuǎn)，與縱軸垂直的橫軸控制機(jī)構(gòu)只需要有限的轉(zhuǎn)角。每個(gè)軸向轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整裝置包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸21、步進(jìn)電機(jī)22、碼盤(pán)23、導(dǎo)電滑環(huán)24。方形太陽(yáng)帆板3和碼盤(pán)23固連在轉(zhuǎn)動(dòng)軸21上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸21與步進(jìn)電機(jī)22直接相連，步進(jìn)電機(jī)22工作時(shí)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸21旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)碼盤(pán)23和方形太陽(yáng)帆板3轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0013]磁力矩器4由二個(gè)磁棒41、42和一個(gè)磁盤(pán)43構(gòu)成，兩個(gè)磁棒41、42安裝在方形太陽(yáng)帆板3的兩個(gè)邊上，磁盤(pán)43帖在太陽(yáng)帆板3背面。
[0014]本實(shí)用新型工作時(shí)，在正常對(duì)地工作模式下，橫軸轉(zhuǎn)角為零，只縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)，保持帆板法線方向盡可能的指向太陽(yáng)。在姿態(tài)機(jī)動(dòng)模式下，控制器根據(jù)太陽(yáng)帆板和衛(wèi)星本體的慣量比，算出縱軸和橫軸需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，碼盤(pán)測(cè)出當(dāng)前的轉(zhuǎn)角，由步進(jìn)電機(jī)修正角度偏差。在這兩種模式下，都是由磁力矩器完成衛(wèi)星角速度阻尼，導(dǎo)電滑環(huán)完成太陽(yáng)帆板和衛(wèi)星本體間的電傳輸。
[0015]本實(shí)用新型充當(dāng)衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，需要和衛(wèi)星上的其它系統(tǒng)協(xié)同工作。需要衛(wèi)星供電系統(tǒng)為電機(jī)提供動(dòng)力，需要衛(wèi)星熱控系統(tǒng)保持裝置的溫度在可工作范圍內(nèi)，需要敏感器測(cè)量出衛(wèi)星的姿態(tài)偏差并由控制器給本執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送指令。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用尾巴調(diào)整指向的衛(wèi)星仿生姿態(tài)控制裝置，其特征在于，該裝置包括衛(wèi)星本體(1)、萬(wàn)向節(jié)指向控制器(2)、方形太陽(yáng)帆板(3)、三個(gè)方向的磁力矩器(4);其中方形太陽(yáng)帆板(3)通過(guò)萬(wàn)向節(jié)指向控制器(2)連接衛(wèi)星本體，萬(wàn)向節(jié)指向控制器包括縱向、橫向兩個(gè)軸向轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整裝置，每個(gè)軸向轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整裝置包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸(21)、步進(jìn)電機(jī)(22)、碼盤(pán)(23)、導(dǎo)電滑環(huán)(24);磁力矩器由兩個(gè)磁棒和一個(gè)磁盤(pán)構(gòu)成，兩個(gè)磁棒安裝在方形太陽(yáng)帆板的兩個(gè)邊上，磁盤(pán)貼在太陽(yáng)帆板背面。
【文檔編號(hào)】B64G1/24GK205602152SQ201620428973
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】董若蘭
【申請(qǐng)人】董若蘭